چین با شارژ پهپادها از راه دور، پرواز بی‌وقفه آن‌ها را ممکن می‌کند

پژوهشگران دانشگاه هوانوردی غیرنظامی چین با طراحی یک گیرنده‌ی نوری پیشرفته، گام بزرگی در جهت شارژ بی‌سیم و مداوم پهپادها در حین پرواز برداشته‌اند و مانع بزرگ محدودیت باتری را هدف قرار داده‌اند.

چالش محدودیت باتری در ماموریت‌های حیاتی

پهپادها نقشی حیاتی در نظارت بر مزارع، بازرسی جنگل‌ها و پل‌ها، عملیات امداد و نجات و ماموریت‌های نظامی ایفا می‌کنند. با وجود پیشرفت‌های چشمگیر در ساخت این پرنده‌ها، مدت‌زمان پرواز آن‌ها همواره به ظرفیت باتری محدود بوده است. در بسیاری از موقعیت‌ها، فرود آوردن پهپاد برای تعویض باتری غیرممکن یا بسیار خطرناک است؛ به همین دلیل، ایده‌ی شارژ بی‌سیم از روی زمین به کمک پرتوهای لیزر به عنوان یک راهکار انقلابی مطرح شده است.

نوآوری در طراحی گیرنده نوری و ترکیب فناوری‌ها

پژوهشگران دانشگاه هوانوردی غیرنظامی چین موفق شده‌اند راندمان پایین گیرنده‌ی پهپاد را به عنوان یکی از بزرگ‌ترین موانع این فناوری برطرف کنند. دستاورد جدید که جزئیات آن در نشریه‌ی علمی Matter & Light منتشر شده، بر توسعه‌ی یک گیرنده‌ی سبک‌وزن تمرکز دارد که سلول لیزری پروسکایت را با یک دستگاه ترموالکتریک ترکیب می‌کند.

سلول پروسکایت مانند یک پنل خورشیدی عمل می‌کند؛ اما به جای نور خورشید، انرژی را از پرتو لیزر می‌گیرد و دستگاه ترموالکتریک نیز از حرارت ایجادشده، الکتریسیته تولید می‌کند.

مهار حرارت و نتایج آزمایشگاهی

یکی از چالش‌های اساسی در این روش، داغ‌شدن شدید گیرنده زیر تابش لیزر تا دمای ۸۰ الی ۹۰ درجه‌ی سانتی‌گراد است که کارایی سیستم را کاهش می‌دهد و به پهپاد آسیب می‌زند. پژوهشگران برای حل این مشکل، نانوکریستال‌هایی را به گیرنده اضافه کردند که به‌عنوان سد حرارتی عمل کرده و سرعت انتقال گرما را کاهش می‌دهند. به‌علاوه، با ایجاد کانال‌های هوا زیر بال پهپاد، جریان هوای ناشی از چرخش پروانه‌ها به خنک‌سازی لایه ترموالکتریک کمک می‌کند.

در آزمایش‌های آزمایشگاهی، این گیرنده جدید که زیر بال یک پهپاد ثابت نصب شده بود، پس از دریافت پرتو لیزر سبز موفق شد ۳۸٫۴۹ درصد از انرژی لیزر را به الکتریسیته تبدیل کند. این میزان انرژی برای به حرکت درآوردن پروانه پهپاد کاملا کافی بود. گام بعدی این پروژه، آزمایش فناوری یادشده در فضای باز و در شرایط واقعی پرواز است تا کارایی‌اش در مواجهه با باد و تغییرات جوی سنجیده شود.